A fórmula fotopolimerizável é um produto que converte o líquido original em um sólido por reação química por irradiação de luz ultravioleta, e o verniz e a tinta usada para embalagens de alimentos não são exceção. As formulações de produtos foto-sólidos são geralmente compostas de oligômeros (resinas), monômeros reativos, fotoiniciadores, pigmentos e auxiliares, e qualquer um desses componentes não pode ser curado quimicamente na rede polimérica. Existem potenciais possibilidades de migração para produtos líquidos.
Os fotoiniciadores podem ser divididos em dois tipos, um é um fotoiniciador do tipo I que se quebra espontaneamente para gerar radicais livres, e o outro é um fotoiniciador do tipo II que requer o uso de um co-iniciador ou sinergista.
Derivados de benzofenona, particularmente cetonas de grupos α-hidroxi e α-amino, e óxidos de acilfosfina são comumente usados iniciadores do tipo I. Quando uma molécula de α-hidroxibenzofenona é irradiada com luz UV, sua ligação σ antes do grupo hidroxila e o carbono α da gordura se rompe. Por exemplo, o comum fotoiniciador 1173 2-hidroxi-2-metilpropiofenona irá produzir um radical benzoílo e um radical 2-hidroxi-2-propilo após clivagem, como mostrado na figura seguinte. Ambos os radicais livres têm alta reatividade e podem iniciar a polimerização. Portanto, no caso de uma conversão ideal de 100%, todos os fotoiniciadores podem ser reagidos na rede polimérica.
Os principais representantes dos fotoiniciadores do Tipo II são as benzofenonas, assim como os derivados de tioxantonas. Tomando benzofenona como exemplo, no caso da luz UV, as moléculas são ativadas e permanecem no estado tripleto. Na presen de um co-iniciador tal como uma amina, os electrs s transferidos do co-iniciador para a benzofenona, seguido por transfercia de prots ida para formar um radical amino e um radical hidroxilo. A actividade do radical alfa-aminoalquilo resultante é suficiente para iniciar a polimerização por radicais livres. Os radicais hidroxila são relativamente estáveis e não iniciam a polimerização, mas são mais propensos a sofrer reações de recombinação ou de extração de hidrogênio.
Mesmo se ocorrer uma conversão completa, o fotoiniciador Tipo II reterá moléculas de peso molecular relativamente pequenas que podem migrar.
No entanto, a reação de cura UV real no equipamento LED EV ainda é muito diferente do estado ideal, ou seja, outras reações devem ser levadas em conta. Em outras palavras, a aplicação prática é que deve haver uma porção do resíduo do fotoiniciador que não reagiu. Em fotoiniciadores do tipo I, quer devido a reaces de recombinao diretas ou degradao de espies triplas em fotoiniciadores do tipo II, outra possibilidade para fotoiniciadores do tipo I pode ser a recombinao de radicais livres residuais. Ou reação de extração de hidrogênio.
Para reduzir a migração, é necessário fixar o fotoiniciador. Um método é aumentar o peso molecular do fotoiniciador. Mostrou-se que quando o peso molecular é inferior a 300, o coeficiente de difusão aumenta e quando o peso molecular é superior a 1000, a migração é considerada pequena. Por conseguinte, de acordo com os regulamentos relevantes da Autoridade Europeia para a Segurança dos Alimentos, apenas os conhecedores de baixo peso molecular podem ser considerados tóxicos. Para fotoiniciadores tipo I, pode-se ter múltiplos fotoiniciadores oligoméricos com mais de uma porção fotossensível introduzida acima, aumentando grandemente a probabilidade de participação na reação. Uma desvantagem negativa dos fotoiniciadores oligomerizados, no entanto, é que a viscosidade é maior e a viscosidade da formulação final é maior, com o resultado de que a janela de ajuste da formulação é estreitada. Se um monômero for usado para diminuir a viscosidade, ele introduzirá novos fatores de migração devido à menor funcionalidade do monômero de baixa viscosidade usado.
Para os fotoiniciadores Tipo II, uma maneira de reduzir o impacto negativo na viscosidade e, ao mesmo tempo, reduzir a probabilidade de migração é reduzir o peso molecular e introduzir o fotoiniciador diretamente no material do sistema. Isto pode ser conseguido introduzindo um grupo funcional de acrilato na estrutura molecular do fotoiniciador, como mostrado na Figura 6, utilizando o exemplo aqui como HBEOAc.
Equipamento UV de rotogravura Sugestão de cenário: No caso de aditivos, se o próprio aditivo não for reativo, existe um risco de migração. Felizmente, a maioria dos fabricantes de aditivos agora oferece aditivos reativos para efetivamente evitar a migração de aditivos.
Além da formulação em si, outros fatores, incluindo condições de cura, o ambiente no qual o produto é usado, podem causar problemas na segurança alimentar. Portanto, é necessário atentar para este problema em todos os elos da cadeia de valor, a fim de evitar efetivamente problemas de segurança alimentar causados pela migração de materiais em embalagens de alimentos.